Расчет суммарной приведенной интенсивности движения транспортного потока

Кафедра изысканий и проектирования дорог

Курсовая работа

по

«Проектированию автомобильной дороги с расчетом малых водопропускных сооружений»

Студент: Сахаров А.А.

Группа: 3Д3

Преподаватель: Мартяхин Д.С.

Москва 2010

2. Определение категории проектируемой автомобильной дороги

Общая перспективная интенсивность движения по проектируемой автомобильной дороге 7000 авт./сут.

Тип транспортного средства	Процент от общей перспективной интенсивности движения %	Перспективная интенсивность движения отдельного типа транспорта	Расчётная скорость км/ч	Коэффициент приведения
ЗАЗ-968М
ВАЗ-2101
Москвич М-2140
ГАЗ-24
ПАЗ-3201				1.53
ГАЗ-53А				1.75
МАЗ – 500А				2.5
Вольво F89-32 (6х4)				3.5
КамАЗ-5511				1.53
Икарус-280				3.5

N_прив = = 700*1+700*1+1200*1+700*1+700*1.53+700*1.75+700*2.5+350*3.5+350*1.53+700*3.5 = 10331.5 ≈ 10500 авт./сут.

Исходя из данной приведенной интенсивности категория проектируемой дороги: II Б по ГОСТ Р

3. Расчёт технических нормативов

1. Определение параметров поперечного профиля проезжей части и земляного полотна

Общее число полос движения - 2 шт.

Ширина полосы движения - 3,75 м

Ширина обочины при отсутствии дорожных ограждений - 3,0м

Ширина краевой полосы у обочины - 0,5 м

Ширина укрепленной части обочины - 2,0 м

Наименьшая ширина центральной разделительной полосы без дорожных ограждений - -----

Наименьшая ширина центральной разделительной полосы с ограждением по оси дороги - ------

Ширина краевой полосы у разделительной полосы - ------

2. Определение параметров геометрических элементов плана и продольного профиля

Ø Расчетная скорость движения - 120 км/ч

Ø Наибольший продольный уклон - 40%о

Ø Наименьшее расстояние видимости - 250 м

Ø Наименьший радиус кривых в плане - 800 м

3. Определение расчетом параметров геометрических элементов плана и продольного профиля

Ø Определение продольного уклона

§ Определение продольного уклона ЗАЗ-968М

I_max = D - f = 0.055 – 0.013 = 0.042 = 42 %о

f₈₀ = 0.01*(1+0.01(80-50)) = 0.013

§ Определение продольного уклона ВАЗ-2101

I_max = D - f = 0.07 – 0.015 = 0.055 = 55 %о

§ Определение продольного уклона Москвич М-2140

I_max = D - f = 0.05 – 0.016 = 0.034 = 34 %о

f₁₁₀ = 0.01*(1+0.01(110-50)) = 0.016

§ Определение продольного уклона ГАЗ-24

I_max = D - f = 0.058 – 0.0175 = 0.041 = 41 %о

f₁₂₅ = 0.01*(1+0.01(125-50)) = 0.0175

§ Определение продольного уклона ГАЗ-53А

I_max = D - f = 0.07 – 0.01 = 0.060 = 60%о

f₄₅ = 0.01*(1+0.01(45-50)) = 0.01

§ Определение продольного уклона МАЗ – 500А

I_max = D - f = 0.042 – 0.011 = 0.031 = 31%о

F₆₀ = 0.01*(1+0.01(60-50)) = 0.011

§ Определение продольного уклона Вольво F89-32

I_max = D - f = 0.06– 0.017 = 0.043 = 43%о

f₁₂₀ = 0.01*(1+0.01(120-50)) = 0.017

§ Определение продольного уклона КамАЗ-5511

I_max = D - f = 0.05– 0.01 = 0.04 = 40%о

f₁₂₀ = 0.01*(1+0.01(55-50)) = 0.01

§ Определение продольного уклона ПАЗ-3201 I_max = D - f = 0.038– 0.011 = 0.027 = 27%о

f₅₅ = 0.01*(1+0.01(55-50)) = 0.011

§ Определение продольного уклона Икарус-280 I_max = D - f = 0.039– 0.011 = 0.028= 28%о

f₅₅ = 0.01*(1+0.01(55-50)) = 0.011

Ø Определение расстояния видимости

= 41.7 + 248 + 5 = 294.7 м

,где

V - скорость движения, км/ч;

Кэ- коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние автомобиля, не менее 1,4;

j - коэффициент продольного сцепления;

tp- расчетное время реакции водителя в секундах, определяемое по таблице

Ø Определение наименьшего радиуса кривой в плане

_{= 120}²/127(0.15-0.02) = 872 м.

где

V - расчетная скорость, км/ч;

m - коэффициент поперечной силы, принимаемый равным 0,12 для всех автомобильных дорог I категории и 0,15 - для автомобильных дорог II-V категории ,

i_п - поперечный уклон двускатного поперечного профиля проезжей части, %₀.

Наименьший радиус на вираже:

_{= 120}²/127(0.15 + 0.04) = 597 м

i_в - поперечный уклон профиля проезжей части на вираже, %о

Ø Определение наименьшего радиуса вертикальных выпуклых кривых

= 294.7²/2*1.2 = 34987 м

S_п - расчетное расстояние видимости поверхности дороги

h - высота глаза водителя над проезжей частью дороги (принимается равной 1,2 м).

Ø Определение наименьшего радиуса вертикальных вогнутых кривых

= 294.7²/2*(0.7+294.7*sin 1) = 7432 м.

S_п – расчетное расстояние видимости поверхности дороги

hф – возвышение центра фар автомобиля над поверхностью проезжей части, принимается для легкового автомобиля 0,7 м;

a - угол отклонения пучка света фар, принимается равной 1°.

Ø Определение необходимого количества числа полос движения

n = = 0.1*10500*1/0.5*1960*1 = 1.07 полосы движения

α – коэффициент перехода от суточной интенсивности к часовой

kпN – приведённая интенсивность движения

ε – коэффициент сезонной неравномерности интенсивности движения

z – расчетный коэффициент загрузки дороги движения

Р – пропускная способность полосы движения

γ – коэффициент зависящий от рельефа местности

Ø Определение ширины полосы движения

П_г = +0.85+0.01V = +0.85+0.45 = 3.45 м

П_л = +0.85+0.01V = +0.85+1 = 3.31 м

План:

1. Природно-климатические условия района проектирования автомобильной дороги

2. Определение категории проектируемой автомобильной дороги

3. Технические нормативы

4. План трассы

5. Конструирование и расчет дорожной одежды

6. Продольный профиль

7. Поперечные профили

8. Расчет малых водопропускных сооружений

9. Подсчёт объёмов работ

10. Использованная литература

Сводная таблица технических нормативов

Показатели	Единицы измерения	По расчёту	По ГОСТ	Принято для проектирования
Мах. Продольный уклон	%о			рек 27 доп 40
Расстояние видимости	м	294.7
Ширина полосы движения	м	3.45	3.75	3.75
Количество полос	шт	1.07
Радиус в плане	м
Вертикальный радиус выпуклых кривых	м
Вертикальный радиус вогнутых кривых	м
Расчетная скорость	км/ч	-
Категория		II	II	II

4. Проектирование плана трассы Расчет элементов горизонтальных кривых

Вариант трассы №1

Угол поворота №1

φ₁ =40°

T₁=R*tg(φ₁/2)= 1360*tg(20) = 495 м

Б₁=R* (sec(φ₁/2) – 1) = 1360*(sec(20) – 1) = 87.3 м

К₁= (π*R*φ₁ )/180 = (3.14*1360*40)/180 =950 м

D₁= 2*T – K = 2*495 - 950 = 40 м

Вариант трассы №2

Угол поворота №1

φ₁ =7° ; R = 2500 м – принимаем по ГОСТ т.к. угол малый

T₁=R*tg(φ₁/2)= 2500*tg(3.5) = 153 м

Б₁=R* (sec(φ₁/2) – 1) = 2500*(sec(3.5) – 1) =5м

К₁= (π*R*φ₁ )/180 = (3.14*2500*7)/180 = 305 м

D₁= 2*T – K = 2*153 – 305 = 1 м

Угол поворота №2

φ₁ =21°

T₁=R*tg(φ₁/2)= 1360*tg(10.5) = 252 м

Б₁=R* (sec(φ₁/2) – 1) = 1360*(sec(10.5) – 1) = 23.2 м

К₁= (π*R*φ₁ )/180 = (3.14*1360*21)/180 = 498.4 м

D₁= 2*T – K = 2*252 – 498.2= 5.8 м

Угол поворота №3

φ₁ =19°

T₁=R*tg(φ₁/2)= 1360*tg(9.5) = 227.6 м

Б₁=R* (sec(φ₁/2) – 1) = 1360*(sec(9.5) – 1) = 18.9 м

К₁= (π*R*φ₁ )/180 = (3.14*1360*19)/180 = 451м

D₁= 2*T – K = 2*227.6 – 450.8 = 4.6 м

Таблица сравнения вариантов трассы

№	Наименование показателя	Единицы измерения	1 вариант		2 вариант
	Длина трассы	м			3630.8	+
	Количество углов поворота	шт.		+
	Коэффициент удлиннения					+
	Наименьший используемый радиус	м
	Протяженность трассы по неудобным землям и неустойчивым грунтам	км	0.6		0.5	+
	Протяженность трассы по лесным угодьям	км	0.3		0.25	+
	Количество водопропускных труб	шт.
	Количество мостов	шт.
	Количество пересечений с автомобильными дорогами	шт.
	Количество пересечений с железнодорожными путями	шт.

Вывод: лучшим является 2 вариант

5. Конструирование и расчет дорожной одежды

Исходные данные

Местоположение – Иркутская область

Категория автомобильной дороги – II

Тип грунта – супесь легкая пылеватая

Уровень грунтовых вод – 1.5 м

Тип транспортного средства	Перспективная интенсивность движения отдельного типа транспорта, авт./сут
Грузовые автомобили
ГАЗ-53А
МАЗ – 500А
Вольво F89-32 (6х4)
КамАЗ-5511
Автобусы
ПАЗ-3201
Икарус-280

Исходя из транспортно-эксплуатационных требований на дороге II категории устраивается усовершенственное покрытие капитального типа. В качестве расчетного принимаем автомобиль с наибольшей нагрузкой на одиночную ось 115 кН (11.5 тс), с расчетным диаметром следа колеса D=40см.

Расчет суммарной приведенной интенсивности движения транспортного потока.

Тип транспортного средства	Суммарный коэффициент приведения	Перспективная интенсивность движения отдельного типа транспорта, авт./сут	Приведенная интенсивность, авт./сут
Грузовые автомобили
ГАЗ-53А	0.055		38.5
МАЗ – 500А	0.563		394.1
Вольво F89-32 (6х4)	1.951		685.85
КамАЗ-5511	0.498		174.3
Автобусы
ПАЗ-3201	0.018		12.6
Икарус-280	0.385		269.5
N пр. общ.	1574.85

Расчетная приведенная интенсивность движения:

N_p=f*N_пр.общ. , авт/сут,

N_p= 0.35*1574.85=551.2 авт/сут

2. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы 12 лет.

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости воспользуемся формулой:

∑N_p=0,7*N_p * (K_c/q ^(Tсл-1))*Т_рдг*К_п,

Где,

N_p – приведенная интенсивность на последний год службы дорожной одежды, авт./сут;

Т_рдг – расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (150 дней);

К_п – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (1,49);

K_c – коэффициент суммирования(17.2);

T_сл- расчетный срок службы(12 лет)

q- показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам(1.02).

∑N_p=0.7*551.2*(17.2/1.02^(12-1) )*150*1.49 = 1123672 авт./сут

3. Определим требуемый модуль упругости по формуле:

Е_тр=98.65*(lg(∑N_p)-С),

Где,

С – эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной нагрузки на ось (С=3,20 для нагрузки 115 кН).

Е_тр=98.65*(lg(1123672)-3.20)= 281 МПа

Е_общ=Е_тр*К^тр_пр,

Где,

К^тр_пр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности. Требуемый уровень надежности равен 0,95, следовательно, для автомобильной дороги II категории:

Е_общ= 186*1.20 = 337 МПа

Таким образом, расчетный (общий) модуль упругости составляет

Е_общ= 337 МПа.

Определение расчетных характеристик грунта:

Дорожно-климатическая зона - I

Тип местности по увлажнению – 1

Средняя влажность грунта W^ср = 0.60

Расчетная влажность W_р = W^ср *(1+γ*t),

γ – коэффициент вариации влажности(0.1),

t – коэффициент нормированного отклонения (1.71)

W_р =0.6*(1+0.1*1.71) = 0.7

Отсюда:

Е_гр = 49 МПа; φ = 12°; С_гр = 0.004 Мпа

Расчет дренирующего слоя:

h_р = (q_p * T_зап/n + 0.3*h_зап) : (1- φ_зим )

T_зап – средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводящих устройств ( 6 сут)

φ_зим – коэфф. заполнения пор влагой к началу оттаивания(0.6)

n – пористость материала, в долях единицы (0.32)

h_зап – дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала (0.12)

q_p –расчетное значение воды, поступающей за сутки

q_p = q*K_п* K_п *К_вог*К_р/1000

q = 15 л/м² ; K_п = 1.5 ; K_п = 1.0 ; К_вог 1.1 ; К_р = 0.1

q_p = 15*1.5*1.0*1.1*0.1/1000 = 0.002475 м³/м²

h_р =(0.002475* 6/0.32 + 0.3*0.12) : (1 – 0.6) = 0.2 м

Минимальная толщина дренирующего песчаного слоя составляет 20 см

Конструирование и расчет дорожной одежды:

Назначаем слои дорожной одежды:

1 слой: плотный мелкозернистый а/б типа А, 1 марки, горячий, на битуме БНД 60/90. Е = 3200 МПа

2слой: пористый крупнозернистый а/б 1 марки, горячий, на битуме БНД 60/90. Е = 2000 МПа

3слой: щебень фракционированный известковый, укрепленный битумом по способу пропитки. Е = 450 МПа

4слой: щебень фракционированный известковый, уложенный по способу заклинки. Е = 350 МПа

5слой: песок крупнозернистый с коэффициентом фильтрации 4 м/сут. Е = 130МПа , φ = 40° , с = 0.007 МПа

Все принятые толщины слоев удовлетворяют требованиям СНиПа 2.05.02 – 85

Наименование слоя	Eсл	hсл	hсл/D	Eв/Eсл	Eн/Есл	Ев	Ен
Плотный а/б			0.15	0.1	0.075
Пористый а/б			0.2	0.12	0.09
Щ. изв. обр. битумом			0.25	0.4	0.325
Щебень известковый		26	0.65	0.417	0.223
Песок крупнозернистый			0.75	0.6	0.37
Грунт зем. полотна		---	---	---	---	---	---

Толщина слоя из известнякового щебня – 26 см

Общий вид дорожной одежды:

Проверка №1. Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в грунте :

T = τ_н * p

Е_гр = 49 МПа; φ = 12°; С_гр = 0.004 Мпа

1800*6 + 1200*8 + 450*10 + 350*26 + 130*30

Е^сл_ср = --------------------------------------------------- = 473.75 МПа

6 + 8 + 10 + 26 + 30

Е^сл_ср / Е_осн = 473.75 / 49 =9.67

H_сл / D = 80 / 40 = 2

Отсюда τ_н = 0.014 МПа

Т = 0.013*0.6 = 0.007 МПа

Т_пр = k_д *(с_n + 0.1*γ_ср*z_оп*tgφ_ст);

с_n = 0.004 МПа ;К_д = 1.0 ;z_оп = 80 см ; γ_ср =0.002 кг/см³

Т_пр =1*(0.004 + 0.1*0.002*80*tg12) = 0.008 МПа

К_пр = Т_пр / Т = 0.008/0.007 = 1.143 > 1 = К^тр_пр

Вывод: конструкция удовлетворяет условиям прочности по сдвигу в грунте.

Проверка №2. Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания:

E^пес_общ = 78 МПа ; φ = 35° ; С =0.003 МПа

1800*6 + 1200*8 + 450*10 + 350*26

Е^сл_ср = ----------------------------------------- = 680 МПа

6 + 8 + 10 + 26

Е^сл_ср / Е_осн =680/78 = 8.72 ; h_сл/ D = 50/40 = 1.25

τ_н = 0.017 МПа

T = 0.017*0.6 = 0.01

Т_пр = k_д *(с_n + 0.1*γ_ср*z_оп*tgφ_ст);

с_n = 0.004 МПа ;К_д = 1.0 ;z_оп = 50 см ; γ_ср =0.002 кг/см³

Т_пр =1*(0.004 + 0.1*0.002*50*tg35) = 0.011 МПа

К_пр = Т_пр / Т = 0.011/0.01= 1.1 > 1 = К^тр_пр

Вывод: условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое выполнено.